3.色度学
色度学基础(色温)
饱和度是指色彩的鲜艳程度，也称色彩的纯度。饱和度取决于该色中含色成分和消色成分 （灰色）的比例。含色成分越大，饱和度越大；消色成分越大，饱和度越小。
Brightness亮度
彩色三要素
Hue Lightness Saturation
混色规律及实现方法
相加混色——光的合成，各分色的光谱成分相加，彩色电视就是利用红、绿、蓝三基
表色系统
显色系统(Color Appearance System) (按照所见颜色的心理感受对颜色进行分类、整理)
混色系统 (根据光的混色实验，按照必要的基准色光的混和 量 ，对某种颜色与基准颜色是否相等作出判断)
孟塞尔(Muncell) 表色系统 德国DIN表色系统 瑞典Nature Color system
CIE表色系统 CIE1931RGB CIE1931XYZ CIE1976 L*a*b* CIE1960 L*u*v*
孟塞尔表色系统
竖直方向 ➢中央轴代表明度，它在底盘位置的明度为0，代表黑色；而在中央轴的顶端的照度为102，代表白色；在 此二位置的中间则均分为10等分。由此，照度轴上共有11个刻度。 水平方向 ➢孟塞尔立体的剖面还用横竖线分成很多小格,离中央轴的水平距离则用饱和度表示。饱和度C的竖直有2、 4、6、8、10、12、14。 底盘弧度方向 ➢底盘有五个主要色相：红（R）、黄（Y）、绿（G）、蓝（B）、紫（P）和五个中间色调：黄红（YR）、 绿黄（GY）、蓝绿（BG）、紫蓝（PB）、红紫（RP）。
冷暖色调
生理上的感觉如，红、橙、黄为暖色系；蓝、绿、黑为冷色系。
色温
早霞 黄昏 正午 其它白天时段 白天正午的阴影和月夜 白炽灯 聚光灯 烛光 新闻灯 三基色日光灯 商场日光灯 蜡烛及火光 朝阳及夕阳 家用钨丝灯 日出后一小时阳光
色度学的基本知识
视神经放大图片
视觉原理
进入眼睛的光线被视网膜 （Retina)上的杆状（Rod）和 锥状( Cone)细胞（见右图）所 接受，并产生电子讯号刺激后方 的神经细胞层在精于大脑整合产 生视觉影像。
杆状（Rod）细胞主司明暗的判 别，平均约有1亿两千万个细胞， 可接受400～600nm波长的光线， 不具色彩判别力。锥状( Cone) 细胞，则集中在视网膜中央的部 分，可接受400～700nm波长的 光线，具辨别色彩的能力，但数 量只有6百万个。这也说明了为 什么人的眼睛对明暗对比的判定， 要比色彩的变化来的敏感的原因。
虹膜上的小孔叫瞳孔﹐瞳孔的大小可以改变﹐以便调节进入眼 睛的光通量。在低亮度它完全打开时﹐直径可达8mm左右﹐而在高 亮度环境中﹐其直径为1.5mm左右﹐其有效孔径(光圈)从f/11到 f/2﹐焦距约为16mm。
视网膜由一个感光细胞薄层组成﹐上面的细胞分为两种类型﹕ 一种是锥形的﹐一种是杆形的﹐它们大约有一亿二千五百万个﹐不 均匀地分布在视网膜上。这两类细胞的作用不同﹐杆形细胞作用相 当于高灵敏度﹑粗颗粒的黑白底片﹐它在很暗的光照下还能起作用 ﹐但不能区别颜色﹐的到的像轮廓不够清晰﹔锥形细胞作用相当于 灵敏度比较差﹑颗粒细的彩色底片﹐它在较强的光照下才能起作用 ﹐能区别颜色﹐得到的像的细节较清晰。
*水晶体(Lens)： 虹膜后透明双凸透镜，两曲面之曲 率不同，厚4mm，9mm直径曲光 率靠睫状肌(Ciliary Body)收缩而 改变。
眼睛的剖视放大图片
视觉原理
人眼基本上可以看成是一个包含在巩膜内的不透光暗室。它具 有一个由角膜﹑前房水﹑水晶体和玻璃体组成的折射光学系统﹐它 们将入射光线聚焦在眼球后面的视网膜上形成一个倒像。
视觉暂留现象
人眼之所以能够看清一个物体，乃是由于该物体在 光的照射下，物体所反射或透射的光进入人眼，刺激了 视神经，引起了视觉反应。当这个物体从眼前移开，对 人眼的刺激作用消失时，该物体的形状和颜色不会随着 物体移开而立即消失，它在人眼还可以作一个短暂停留， 时间大约为1/10秒。物体形状及颜色在人眼中这个短暂 时间的停留，就称为视觉暂留现象。正因为有了这种视 觉暂留现象，人们才能欣赏到电影、电视的连续画面。 视觉暂留现象是视错觉的一种表现。
色度学基础知识
色度学基础知识---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 色度学基础知识一、概述色度学是研究人的颜色视觉规律、颜色测量的理论与技术的科学，是以物理光学、视觉生理、视觉心理、心理物理等学科领域为基础的综合性科学。
在现代工业和科学技术发展中，存在着大量有关色度学的问题，颜色与人民生活的衣食住行密切相关。
颜色的测量和控制在一些工农业生产中极为重要，在许多部门颜色是评定产品质量的重要指标，如染料、涂料、纺织印染、塑料建材、医学试剂、食品饮料、灯光信号、造纸印刷、电影电视、军事伪装等等，这一切都是由于颜色科学的建立，才使色度工作者能以统一的标准，对颜色作定量的描述和控制。
在纺织印染、染料和涂料等行业天天与颜色打交道，过去全凭目测评定，评定结果无法记述，储存。
并受观察者的身体状况、情绪、年龄等影响很大。
随着电子技术和计算机技术的迅速发展，测色仪器的测色准确性、重演性和自动化程度大大提高。
现在又有在线检测对提高产品质量，减少不合格品率更为有用。
为此测色技术在各行各业日益得到广泛应用。
色彩的感觉是一个错综复杂的过程，单从物理观点来考虑，色彩的产生有三个主要因素：光源，被照射的物体和观察者。
二.、光和颜色1、光源光由光源体发出，太阳光是我们最主要的光源。
光辐射是一种电磁辐射波，包括无线电波、紫外光、红外光、可见光、X 射线和γ射线等。
我们人类所能见到的光只是电磁波中极小的一部分，其波长范围是380--700nm （纳米）称为可见光谱。
在可见光谱范围内，不同波长的辐射引起人的不同颜色感觉：700nm 为红色，580nm 为黄色， 510nm 为绿色， 470nm 为蓝色。
单一波长的光表现为一种颜色，称为单色光。
色度学
2 RGB计色系统
• •
其中，m称为色模，代表彩色光所含三基色单位的总 量，也是三色系数的总和；r、g、b称为相对色系数，也称 色坐标，分别表示当三基色单位总量为1时，混配某一色光 所需的[ R ]、[ G ]、[ B ]的系数。显然，r+g+b=1。
•
由于相对色系数的总和为1，所以r、g、b三个值中只有 任两个值是独立的，也就是说，用其中的两个量就可以明确 表示色度。这样一来，各种彩色的色度就可以用二维的色度 图来表示。一般采用r、g两个参量，并以r-g平面直角坐标标 记色度。即以r、g两值为坐标值，每种颜色的色度可在r-g直 角坐标系中一一表示出来。这样得到的平面几何图形称为 RGB色度图或r-g色度图，如 下页图示RGB色度图 。
3.混色方法
3.2 1853年格拉斯曼（H.Grasman）教授总
结也下列相加混色定律：
1.补色律：自然界任一颜色都有其补色，它与它的 补色按一定比例混合，可以得到白色或 灰色。 • 2.中间律：两个非补色相混合，便产生中间色。 • 其色调决定于两个颜色的相对数量， • 其饱和度决定于二者在颜色顺序上的 • 远近。 • 3.代替律：相似色混合仍相似，不管它们的光谱成分是否 • 相同。 • 4.亮度相加律：混合色光的亮度等于各分色光的亮度之 • 和。
4、麦克斯韦计色三角形
麦克斯韦（J.C.Maxwall）首先用等边三角形简单而 直观地表示颜色的色度，这个三角形称为Maxwell颜色 三角形，
它的三个顶点分别表示 [R]、[G]、[B]，三角形 内任一点都代表自然界 的一种颜色， (G＋B)+G =2G+B
G＋B
G
如果设每个顶点到对 边的距离为1，则三 角形内任一点P到三 边距离之和等于1 （这由几何知识不难 证明）。 R＋B R＋(G+R) =2R+B
色度学介绍汇总
1
1 相关定义 2 颜色视觉 3 CIE标准色度学系统 4 色温及标准照明体的定义
2
色度学是研究人的颜色视觉规律、颜色测量的 理论与技术的科学
色彩感知
光源（Light） 物体（Object） 观察者（Observer）
3
光通量—按照CIE规定的人眼的视觉特性来评价的辐通 量。 单位：流明（lm）
绿，蓝三原色的数量（三刺激值），颜色方程为
Ｃ* ≡R[R] +G[G] +B[B]
如果被匹配的颜色很饱和，用红，绿，蓝三原色实现不 了匹配，这种情况下可把一种原色加到被匹配的颜色上， 再用另外两原色进行匹配，这一颜色关系可用下式表示：
Ｃ* +R[R] ≡G[G] +B[B]
这一方程在色度学中写成：
和g两个坐标即可表示一 个颜色
B (0,0,1)
(R,G,B)
某一颜色C*的一个单位
(C)≡ r(R)+g(G)+b(B)
(1,0,0)
(0,1,0) G
(r,g)
R
11
根据格拉斯曼颜色混合的代替律，可以得到颜色相加原
理为：R3 = R1 + R2， G3 = G1 + G2， B3 = B1 + B2
饱和度：表示彩色的纯洁性，可见光谱 的各种单色光是最饱和的彩色。
7
孟塞尔标号： H V/C=色调 明度值/彩度
8
把两个颜色调整成视觉上相同或相等的方法称之颜色匹配
以三原色R(700nm)；G(546.1nm)；B(435.8nm)匹配等能白光 (匹配相同能量各波长的光谱色)
9
Ｃ*代表被匹配的颜色，以[R]，[G]，[B]分别代表产生混 合色的红，绿，蓝三原色，又以R，G，B 分别代表红，
色度学基础知识
色度学基础知识什么是色度学？色度学是研究色彩的科学，也被称为颜色学。
它涉及颜色的感知、产生、测量和应用等各个方面。
色度学不仅仅关注颜色的外观，还研究颜色的物理和化学特性以及其在人类生活和工业中的应用。
主观与客观颜色在色度学中，我们经常讨论主观和客观颜色。
主观颜色是指人们通过视觉系统感知到的颜色，它受到个体的视觉特性和观察条件的影响。
相比之下，客观颜色是测量和描述颜色特性的科学方法。
在主观颜色的研究中，我们了解了人类视觉系统的工作原理。
视觉系统通过不同类型的感光细胞和神经传递来识别和解释外部光线的不同波长。
这些信息被传递到大脑中的视觉皮层，并被解释为不同的颜色。
客观颜色的研究则使用了各种仪器和方法来测量和描述颜色。
光谱仪是一种常用的工具，可以将光线分解为其组成的不同波长。
通过测量各个波长的强度，可以确定光线的颜色。
色彩空间色彩空间是用来描述颜色的一种系统。
它由不同的坐标轴组成，每个坐标轴表示颜色的一个特定属性。
常见的色彩空间有RGB、CMYK和HSB等。
•RGB色彩空间是由红色（Red）、绿色（Green）和蓝色（Blue）三个原色组成的。
这种色彩空间常用于电子设备和计算机上的颜色显示。
•CMYK色彩空间是由青色（Cyan）、品红色（Magenta）、黄色（Yellow）和黑色（Black）四个颜色组成的。
它常用于印刷行业，用于混合油墨来产生不同的颜色。
•HSB色彩空间代表色相（Hue）、饱和度（Saturation）和亮度（Brightness）。
色相表示颜色的种类，饱和度表示颜色的纯度，亮度表示颜色的明暗程度。
不同的色彩空间可以用来描述不同的颜色特性，选择适合的色彩空间可以更准确地表示和处理颜色。
颜色的应用在生活和工业中，颜色有许多应用。
颜色可以通过情绪而产生不同的影响，对于个人和品牌来说具有重要的影响力。
在设计领域，颜色可以用来传达特定的情感和理念。
例如，在广告中使用红色可以引起人们的注意力和兴奋感，而使用蓝色则可以传达平静和安全的感觉。
色度学的基本知识
色度学的基本知识色度学是研究人的颜色视觉规律，颜色测量理论与技术的科学，是物理光学，视觉生理，视觉心理等科学为基础的综合性科学。
彩色电视技术中的色度学是研究自然界景物的颜色，如何在彩色电视系统中分解，传输，并在彩色电视机屏幕上正确的复显出来。
名词解释：同色异谱：也就是说一定的光谱分布表现为一定的颜色，但同一种颜色可以有不同的光谱分布合成。
彩色电视机的颜色复显技术正是利用同色异谱概念，在颜色复显过程中，不是重复原来景物的光谱分布，而是利用几种规格化的光源进行配制。
以求在色感上得到等效效果。
如在彩电的复显中用的是R，G，B三基色光谱（因为R，G，B三基色可以混合出自然界中绝大多数颜色）的合成来复显原来景物的颜色。
绝对黑体：是指在辐射作用下既不反射也不透射，而能把落在它上面的辐射全部吸收的物体。
当绝对黑体被加热时，就会发射一定的光谱，这些光谱表现为特定的颜色。
色温：当绝对黑体发射出与某一光源相同特性的光时，绝对黑体所必须保持的温度，便叫某光源的“色温”。
1931CIE-XYZ计色系统现代色度学采用CIE（国际照明委员会）所规定的一套色测量原理，数据和计算方法，称为CIE标准色度学系统。
白色可分为好多种，有偏红的白色（暖白色），偏蓝的白色（冷白色）等。
在彩色电视系统中，为了分解，重现彩色图象，通常也要选择一种白色作为分解，重现颜色的基准白。
为了清楚的描述不同的白色，通常把1931CIE-XYZ图中把白色用色度坐标（x，y）来表示，也可以用相关色温和最小分辨的颜色差来表示。
图中斜竖线称为布朗克轨迹等色温线，与其垂直的斜线称为最小可分辨的颜色差（Minimum Perceptible Colour Difference，简称MPCD），MPCD为零的斜竖线称为黑体（Black body）轨迹，又称布朗克轨迹。
布朗克轨迹上各点呈现的白色代表了绝对黑体在不同绝对温度下呈现的白色（从6000—20000K），竖斜线与布朗克轨迹相交的各点，均称为相应竖斜线上的点所表征的白色的相关色温点，与布朗克轨迹相交的斜线称为等相关色温线。
色度学基础(色温)
r
X
1.275
Y
-1.739
Z
-0.743
g -0.278 2.767 0.141
b 0.003 -0.028 1.602
CIE-RGB与CIE-XYZ系统的转换关系:
三刺激值关系:
X = 0.490 0.310 0.200
R
Y = 0.177 0.812 0.011
摄影用钨丝灯 早晨及午后阳光 摄影用石英灯 平常白昼 220V日光灯 晴天中午太阳 普通日光灯 阴天 HMI灯 晴天时的阴影下 水银灯 雪地 电视萤光幕 蓝天无云的天空
3200K 4300K 3200K 5000~6000K 3500~4000K 5400K 4500~6000K 6000K以上 5600K 6000~7000K 5800K 7000~8500K 5500~8000K 10000K以上
CIE表色系统 CIE1931RGB CIE1931XYZ CIE1976 L*a*b* CIE1960 L*u*v*
孟塞尔表色系统
竖直方向 中央轴代表明度，它在底盘位置的明度为0，代表黑色；而在中央轴的顶端的照度为102，代表白色；在此 二位置的中间则均分为10等分。由此，照度轴上共有11个刻度。 水平方向 孟塞尔立体的剖面还用横竖线分成很多小格,离中央轴的水平距离则用饱和度表示。饱和度C的竖直有2、4、 6.8、10、12、14。 底盘弧度方向 底盘有五个主要色相：红（R）、黄（Y）、绿（G）、蓝（B）、紫（P）和五个中间色调：黄红（YR）、 绿黄（GY）、蓝绿（BG）、紫蓝（PB）、红紫（RP）。
4.00
5.00
6.00
7.00
L公L사司BByLU
色度学
色度学基本知识姜恒BACK （辽宁石油化工大学石油化工学院，绿色化学与催化研究室）颜色测量理论与技术是色度学的组成部分．它是本世纪发展起来的一门以物理光学、视觉生理、视觉心理、光电子学、电子计算技术为基础的综合性科学技术。
彩色电视、彩色摄影、彩色录像、彩色图像电话、彩色视觉机器人、彩色印刷以及染料、涂料、纺织、造纸、交通信号、照明技术、美化环境、工农业生产、科学技术和文化事业等各种产品、各个部门，都要涉及到颜色学和颜色测量。
颜色测量成为评价人们生活的氛围．评定产品质量的重要依据和手段。
这就要求颜色测量能在人眼视察能力的基础上、满足工业中精确测量和控制颜色的需要，实现获得巨大经济效益和社会效益的目的。
颜色可分为彩色和非彩色两类。
非彩色指白色、黑色及它们之间过渡的灰色系列，称为白黑系列。
纯白色反射比为100%，纯黑色为0。
非彩色只有明度的差异。
彩色是指白黑系列以外的各种颜色。
彩色除了有明度差异，还有色调和饱和度的差异。
明度是人眼对物体表面的明暗感觉，光反射比越高，明度越高。
色调是彩色彼此相互区分的特性，即：红、黄、绿、蓝、紫等。
饱和度是指彩色的纯洁性，彩色合灰的成份越多，则饱和度越低。
实验证明，每一种颜色都能用三个选定的原色按适当比例混合而成，称颜色匹配。
三原色可以任意选定。
与待测色达到颜色匹配时所需要的三原色的数量，称三刺激值。
颜色是眼睛和神经系统对光源的感觉，它是光源在眼睛的视网膜上形成的讯号刺激大脑皮层产生的反应，这种生理的反应就是颜色的感觉。
颜色的三要素是：光源、观察物体和观察者(器)。
可见光是一种电磁波,不同类型的电磁波是按照其波长的不同来区分其光谱的类型的。
可见光只占自然界中光谱的一小部分，由于波长在380-760nm之间的光,可以被人的肉眼看见，物理学上把之称为可见光，在可见光谱中,蓝光的波长在400-480nm之间,红光的波长在630-760nm。
当物体受到光源的照射时，会产生三种情况:穿透、吸收和反射。
第3-4讲 色度学
第3讲 色度学
色温：色温是光源颜色的一种表示方法。
当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下的颜色相同时，这一黑体的温度称为光源的颜色温度Tc ，简称色温（CT ），用热力学温度表示，单位为K （开尔文）。
显色性：指光源的光照射到物体上所产生的客观效果和对物体真实色彩的显现程度。
非工作区域最小照度20lx
工作区照明1000-2000lx
道路最小亮度?
眩光:视野范围内有亮度极高的物体而导致人眼不舒服或者可见度降低的现象。
失能眩光：因入射光线过强，视网膜无法对焦而散射到其他区域，导致视觉影像对比的降低，同时眼睛为适应强光缩小瞳孔，阻碍其他表面反射光线的感知，造成瞬间环境细节感知能力丧失现象，稍微失能炫光。
例如迎面而来的车灯，直射人眼的探照灯及对面窗户的强烈阳光。
设能眩光的程度视炫光源的亮度及与观者的距离而定。
1）直接眩光——由视野中,特别是在靠近视线方向存在的发光体所产生的眩光
2）干扰眩光——当不在观看物体的方向存在着发光体时，由该发光体引起的眩光
3）反射眩光——由视野的反射所引起的眩光，特别是在靠近视线方向看见反射像所产生的眩光
4）对比眩光——光环境中存在着过大的亮度对比形成的眩光
5 眩光 评测标准 UGR
第4讲 光与人的关系
统一眩光评价指标
一般来说，UGR 数值范围介于10 ~ 30之间，数字越 小代表眩光影响愈低，反之则表示眩光影响越高。
一般办公室UGR(极限眩光指数)19 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=∑2225.0log 8P L L UGR a b
ω。
光学设计 第3讲 色度学
黑体轨迹
标准光源的色坐标计算：
D75 D65 D75
光源
D55 D65 D75
色坐标 （ x ，y ） 0.33,0.34
0.31,0.32 0.30,0.31
D55 D65
D55
任意光谱的色坐标计算：
光谱
（0.34,0.37）
CIE-1931xy色度图的缺点
颜色宽容度： 在色度图上，把人眼感 觉不出颜色变化的范围称为 颜色宽容度。宽容度大小反 映出人眼的色品分辨力。 在CIE-1931xy色度图的 不同位置上，颜色的宽容量 不一样，如蓝色部分宽容量 最小，绿色部分最大。
▲ 光谱色的饱和度最高，白光 的饱和度最低。 在色品图上 , 色品点靠近光谱色 色品轨迹的颜色 ,饱和度高 , 愈靠近 白光色品点,颜色的饱和度愈低. ▲ 色品图能表示颜色混合。 （ 1 ）颜色 (M) 和 (N) 的混合色的 色品点，应在颜色 (M) 和 (N) 色品 点连线上，具体位置决定于两种 颜色的比例。 （ 2 ）两种颜色 (P)和 (Q) 以一定比例混合生成参考白色，例如 白光(E)，则两颜色为互补色。在色品图上，互为补色的两颜色 色品点连线，一定通过参考白光的色品点，例如色品点(E)。 ▲ 光谱色色品轨迹开口端 770nm(红)和380nm(紫)色品点连线 上各色品点代表的颜色，不是光谱色，而是波长为 770nm 和 380nm的红和紫两种光谱色和混合色。
C1
5
e
1
C2 T
[W /(cm m)]
2
1
求色坐标
P ( )
C1
5
e
1
C2 T
[W /(cm 2 m)] 1
X P( ) x( )d
3色度学基础知识及数码影像概述Ver3.0
3色度学基础知识及数码影像概述Ver3.0色度学,与影响相关数码影像的色彩表示—色彩模型和色域色度学,与影响相关内容提要光和颜色光和色的本质–可见光谱、色温、主波长、色纯度、光强度颜色和颜色模型概述与设备无关和与设备相关的颜色模型三基色理论和基于该理论的颜色模型 CIE色度图三种最常用的色彩模型– RGB色彩模型、 CMYK色彩模型、 Lab色彩模型色域和溢色灰度系数色度学,与影响相关光和颜色白光是一种复色光，由各种色光混合而成发光体、透明物体和不透明物体的颜色–发光体发出的色光的颜色就是我们感受到的颜色。
–透明物体吸收或反射掉白光当中的一部分色光，剩余的色光从中穿透出来，便是我们感受到的颜色。
–不透明物体吸收掉白色光当中的一部分色光，剩余的色光从中反射出来，便是我们感受到的颜色。
色度学,与影响相关光和色的本质可见光谱–光是原子中运动的电子所辐射出来的电磁波–我们只能看到电磁波谱中的一小部分。
这一小部分通常称为可见光谱。
可见光谱中，波长越长的色光，颜色越偏红；波长越短的色光，眼色越偏蓝连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱只含有一些不连续的亮线的光谱叫做明线光谱色度学,与影响相关光和色的本质色温–色温是按绝对黑体来定义的，光源的辐射在可见区和绝对黑体的辐射完全相同时，此时黑体的温度就称此光源的色温。
低色温光源的能量分布中，红辐射相对说要多些，通常称为“暖光” 高色温光源的能量分布中，蓝辐射的比例增加，通常称为“冷光”三个色度学名词–主波长我们所看到的色光的波长，对应于感知意义上的“色调” –色纯度即色彩的饱和度，是纯色光与白色光的比例，纯色光色纯度为100% –光强度一束光量的多少，对应于明度或者辉度色度学,与影响相关颜色和颜色模型颜色模型用数学的方式描述我们看到和处理的颜色。
–不同的颜色模型分别表示用于描述颜色和对颜色进行分类的不同方法。
–所有颜色模型使用数值表示可见色谱。
–颜色模型确定各值之间的关系，色彩空间将这些值的绝对含义定义为颜色。
3.色度学
3. 色度学
• 颜色的三个基本特征： 黑白系列或无色系列：黑→灰→白
彩色系列或有色系列：色调、饱和度、明度
• 色调：物体反射的光线中以哪种波长占优势来决定
不同波长产生不同颜色感觉
• 饱和度：颜色的鲜明程度，取决于波长范围的狭窄性 饱和度高，则物体呈现深色 中等明度下可获得最大饱和度 • 明度：刺激物强度作用于眼睛所发生的效应
3. 色度学
不同的颜色在视觉上也有不同的饱和度：红色的饱 和度最高，绿色的饱和度最低，其余的颜色饱和度适 中。 照片中，高饱和度的色彩能使人产生艳丽亲切的感 觉；低饱和度的色彩易使人感到淡雅中包含着丰富。
3. 色度学
• 亮度： 亮度或明度是光作用于人眼时所引起的明亮程度的 感觉，是指色彩明暗深浅的程度，也可称为色阶。 亮度有两种特性：同一物体因受光不同会产生明度 上的变化；强度相同的不同色光，亮度感不同。 光的物理性质由它的波长和能量来决定。波长决定 了光的颜色，能量决定了光的强度。光映射到我们的 眼睛时，波长不同决定了光的色相不同。波长相同能 量不同，则决定了色彩明暗的不同。
3. 色度学
• 正常锥体细胞光敏色素的吸收光谱
3. 色度学
• 四色说 视网膜内存在三对视色素：
白-黑视素、黄-蓝视素、红-绿视素
每对视素的代谢作用包括分解和合成两种对立过程。 这三对视素：在分解时产生白、黄、红的感觉； 在合成时产生黑、蓝、绿的感觉。
有光刺激，使白-黑视素分解——产生白的感觉 无光刺激，使白-黑视素合成——产生黑的感觉 三对视素的代谢作用表现出：四种颜色感觉和黑白感觉。
3. 色度学
• 色度学： 色度学与物理光学等学科的基础不同, 物理光学可以 认为是客观的科学, 是与人类无关的。而色度学却是一 种主观的科学, 它以人类的平均感觉为基础, 因此它属 于人类工程学范畴。 例如：对光强的度量来说，物理光学以光的辐射能 量这个客观单位来度量，而色度学却以色光对人眼的 刺激强度来度量。 再如：辐射能量很大的波长很长的红光对人来说却 没有辐射能量很小的黄光亮，人们就认为黄光的强度 比红光大。
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3. 色度学
光是一种一定频率的电磁波辐射。 可见光波长为0.38～0.78μm。
颜色 红 橙 黄 黄绿 绿 青 蓝 紫
波长范围 620~ nm 780
590~ 560~ 530~ 500~ 470~ 430~ 380~ 620 590 560 530 500 470 430
表面色：非自发光物体色（反射系数：白色—1，黑色—0） 光源色：自发光体色，由光源色温决定
20 15 10 5 0
420
460
500
540
580
620
660
3. 色度学
• 人眼对亮度的辨别 亮度辨别有600多级。
人眼可分辨颜色：130×10×600，约一百万种
实际可分辨颜色：一万多种
常用颜色：几千种
彩色视野： 垂直：135～140 水平：150～160，两眼重叠60 在同一亮度条件下，白色视野最大，依此按黄蓝、 红、绿减小
3. 色度学
• 色度学： 色度学与物理光学等学科的基础不同, 物理光学可以 认为是客观的科学, 是与人类无关的。而色度学却是一 种主观的科学, 它以人类的平均感觉为基础, 因此它属 于人类工程学范畴。 例如：对光强的度量来说，物理光学以光的辐射能 量这个客观单位来度量，而色度学却以色光对人眼的 刺激强度来度量。 再如：辐射能量很大的波长很长的红光对人来说却 没有辐射能量很小的黄光亮，人们就认为黄光的强度 比红光大。
3. 色度学
• 颜色的三个基本特征： 黑白系列或无色系列：黑→灰→白
彩色系列或有色系列：色调、饱和度、明度
• 色调：物体反射的光线中以哪种波长占优势来决定
不同波长产生不同颜色感觉
• 饱和度：颜色的鲜明程度，取决于波长范围的狭窄性 饱和度高，则物体呈现深色 中等明度下可获得最大饱和度 • 明度：刺激物强度作用于眼睛所发生的效应
这个三维空间称为颜色空间。
F的长度是亮度，
终点位置是色度。
三维空间，使用不便！
可见光谱用配色方程 来配色，F矢量终端在 颜色空间画出的空间 曲线——光谱色轨迹
3. 色度学
• 1931CIE-RGB色度图 由于在一般亮度变化范围内，三基色的系数同比例 变化并不影响混色后彩色的色度，即色度与亮度无关。 为了在配色中消除亮度因素，将配色方程改为： F＝(R+G+B)[r(R)+g(G)+b(B)]
• 三色说 视网膜内存在三种感受器，分别含有对红、绿、蓝 敏感的视色素。 通常光线作用于三种或两种感受器，这些感受器中 所引起的兴奋过程相互关联，便产生各种不同颜色感 觉。 实验证实，有三种锥体细胞的光谱吸收峰值分别在： 440~450nm 、 530~540nm 、 560~570nm 。这就证明了 感受红、绿、蓝三种敏感色素的存在 能很好的解释颜色混合现象，但不能解释色盲现象！
由物体的反射系数决定，反射系数越大明度越大
3. 色度学
• 色调： 色彩所具有的最显著特征就是色调，也称色相。它 是指各种颜色之间的差别。 从表面现象来讲，例如一束平行的白光透过一个三 棱镜时，这束白光因折射而被分散成一条彩色的光带， 形成这条光带的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等颜色， 就是不同的色调。
1931CIE-RGB色度图
舌形曲线
光谱色轨迹
其中 (R)的坐标是 (1,0) ， (G) 的坐标是 (0,1)， (B) 的坐标是 (0,0)，等能白光的坐标是(1/3,1/3)。 以三基色为顶点的三角形，三角形内各点所代表的彩色 可以用规定的三基色配出，等能白光是该三角形的重心。
3. 色度学
实验证明：全部色光都可以由红、绿、蓝三基色以适当 的比例混合得到。 三基色：其中任何一个都不能由其它两个混合产生。
红色+绿色=黄
红色+蓝色=紫 蓝色+绿色=青 红色+蓝色+绿色=白
3. 色度学
• 三基色原理 1. 自然界中绝大多数彩色都可以由三基色按一定比例 混合而成 ，反之，这些彩色也可以分解成三基色； 2. 三基色必须是相互独立的，即其中的任何一种基色 都不能由其他两种基色混合得到； 3. 混合色的色调和饱和度由三基色的混合比例决定； 4. 混合色的亮度是三基色亮度之和。
3. 色度学
不同的颜色在视觉上也有不同的饱和度：红色的饱 和度最高，绿色的饱和度最低，其余的颜色饱和度适 中。 照片中，高饱和度的色彩能使人产生艳丽亲切的感 觉；低饱和度的色彩易使人感到淡雅中包含着丰富。
3. 色度学
• 亮度： 亮度或明度是光作用于人眼时所引起的明亮程度的 感觉，是指色彩明暗深浅的程度，也可称为色阶。 亮度有两种特性：同一物体因受光不同会产生明度 上的变化；强度相同的不同色光，亮度感不同。 光的物理性质由它的波长和能量来决定。波长决定 了光的颜色，能量决定了光的强度。光映射到我们的 眼睛时，波长不同决定了光的色相不同。波长相同能 量不同，则决定了色彩明暗的不同。
其中r=R/(R+G+B)， g=G/(R+G+B)，b=B/(R+G+B)，表 明混色后彩色的色度，称为三基色的相对系数。
且有 r+g+b=1 ，因此只要知道两个色度坐标就可以确定 色度。用平面来表示色度：通常以 r为横坐标，g为纵坐标。
上式中(R+G+B)的数值只表示混色后彩色量的亮度，与 颜色无关。
3. 色度学
• 正常锥体细胞光敏色素的吸收光谱
3. 色度学
• 四色说 视网膜内存在三对视色素：
白-黑视素、黄-蓝视素、红-绿视素
每对视素的代谢作用包括分解和合成两种对立过程。 这三对视素：在分解时产生白、黄、红的感觉； 在合成时产生黑、蓝、绿的感觉。
有光刺激，使白-黑视素分解——产生白的感觉 无光刺激，使白-黑视素合成——产生黑的感觉 三对视素的代谢作用表现出：四种颜色感觉和黑白感觉。
色调与色彩的明暗无关。
色调对比
3. 色度学
• 饱和度： 饱和度是指构成颜色的纯度也就是彩色的纯洁性﹐ 色调的深浅、浓淡程度。它表示颜色中所含彩色成分 的比例。彩色比例越大，该色彩的饱和度越高，反之 则饱和度越低。 可见光谱的各种单色光是最饱和的彩色。当光谱色 ( 即单色光 ) 掺入白光成份时﹐其彩色变浅﹐或者说饱 和度下降。白光的饱和度等于零。物体彩色的饱和度 决定于其反射率 ( 或透过率 ) 对谱线的选择性﹐选择性 越高﹐其饱和度就越高。
如果A+B=C+D，则A+B+E=C+D+E
如果A+B=C+D，则k(A+B)=k(C+D)
如果A+B=C+D，则A+B=E时，C+D=E
3. 色度学
• 人眼对色调的辨别 在整个光谱上，人眼大约可以辨别128种不同色调。
6 4
2 0
420
460
5005405源自06206603. 色度学
• 人眼对饱和度的辨别 黄色可辨别饱和度有4级；而红色有25级。
• 1931CIE-RGB色度图 在实际应用中，参与配色的并非单色的三基色。
如何把非单色的三基色配色问题也能用色度图来计 算和测量？ 需要重新定义三个系数r’、g’、b’（分布系数），同 时还需要找到r’、g’、b’和r、g、b之间的关系。
r ( ) r ( ) r ( ) g ( ) b( ) g ( ) g ( ) r ( ) g ( ) b( ) b( ) b( ) r ( ) g ( ) b( )
同色异谱现象：
570nm黄光 = 650nm红光 + 530nm绿光 比例混合
• 补色的概念 两种色光按比例混合可得到白光，那么这两种色光 互为补色。 例如：红色——青色，绿色——紫色，蓝色——黄色
3. 色度学
• 加法混色
同时加色法：不同波长的色光按比例混合
如果混合的色光不互为补色，得到的便是介于两混合色 光之间的中间色。
3. 色度学
• 加法混色 继时加色法
多种颜色刺激以大于40～50Hz的频率作用于眼睛
3. 色度学
• 加法混色 空间加色法
多种颜色发光点靠近到人眼不能辨别时，产生混色
3. 色度学
• 减法混色 颜料的颜色是颜料吸收了一定波长的光线以后余下 的光线的色调，所以颜料的混合配色是减色法
品红
黄色
青色
3. 色度学
能很好的解释色盲现象，但无法说明颜色混合规律！
3. 色度学
• 阶段说 1. 视网膜内存在分别对红、绿、蓝敏感的三种视色素
2. 三对对立性神经反应：白-黑、红-绿、黄-蓝
3. 色度学
• 阶段说
既能解释色盲现象，又能说明颜色混合规律！
3. 色度学
• 格拉斯曼定律 颜色的匹配，在视网膜中央凹位置服从格拉斯曼定律：
3. 色度学
从物理光学的角度上来讲，各种色调是由射入人眼 中光线的光谱成分所决定的，色调的形成取决于该光 谱成分的波长。 物体的色调由照射光源的光谱和物体本身反射特性 或者透射特性决定。例如：蓝布在日光照射下只反射 蓝光而吸收其他成分，呈现蓝色；而在红光、黄光或 绿光照射下，则呈现黑色。
光源的色调取决于辐射的光谱组成和光谱能量分布 及人眼所产生的感觉。
3. 色度学
• 色度学： 在人们眼中所反映出的颜色，不单取决于物体本身 的特性，而且还与照明光源的光谱成分有着直接的关 系。所以说在人们眼中反映出的颜色是物体本身的自 然属性与照明条件的综合效果。我们用色度学来评价 的结论就是这种综合效果。 每个人的视觉并不是完全一样的。在正常视觉的群 体中间，也有一定的差别。目前在色度学上为国际所 引用的数据，是由在正常视觉人群中观测得来的数据 而得出的平均结果。就技术应用理论上来说，已具备 足够的代表性和可靠的准确性。